海綿城市設計理念與市政道路設計分析

熊曉亮

（秦皇島中兵建設集團股份有限公司，河北秦皇島 066000）

1 引言

近幾年，全球氣候變化異常，極端天氣頻繁發生，給人們的生命財產及正常生活造成極大的損失， 尤其以近兩年部分地區發生千年一遇的特大暴雨， 城市產生嚴重洪澇的隱患較多，城市內澇無法通過排洪澇通道有效排出，進而發生內澇，雨水倒灌現象嚴重，造成不可挽回的損失，因此，海綿城市的建設尤為重要。

海綿城市的建設是有效預防城市內澇災害的途徑之一，將城市建設得能夠像海綿一樣，在下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水等，通過自然途徑與人工措施相結合，遵循生態優先、安全為重、因地制宜、統籌建設的原則，通過滲、滯、畜、凈、用、排等多種技術手段[1]控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染，維持城市的“海綿”功能。 海綿城市的建設需要建筑小區、道路、綠地與廣場、水系以及其他專業的協調與銜接。

城市市政道路作為海綿城市建設中的一個重要環節，起著至關重要的作用：（1）城市道路在海綿城市設計中具有控制暴雨雨量和緩解城市內澇的作用；（2）透水路面具有吸水、蓄水、滲水的作用，一定條件下可以補充淺層地下水；（3）城市道路綠化帶是非常好的承接雨水的下墊面，具有滯水截污、消納初期雨水的作用，在一定程度上可減少雨水管渠規模。

市政道路設計的難點在于需要多專業、 多部門的協調和銜接，在設計階段應把可能出現的問題予以解決，避免后期返工和再開挖，造成浪費。 現如今，市政道路的規劃與設計中加入了海綿城市的建設要求，包括透水步道和綠化帶，有些地區還要求設置透水瀝青路面和透水水泥混凝土路面， 這兩種路面目前尚沒有全面實施推廣。 在具體設計時，道路專業的設計要求與海綿城市的建設要求存在以下關系。

2 透水路面設計與道路路床設計要求之間的關系

近十多年來，我國城鎮化高速發展，全國各地的市政道路建設日新月異，汽車保有量逐年高速增長，一部分早期建設的市政道路陸續出現了不同程度的路面損壞， 多見于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面中， 這兩種路面形式在我國大部分地區為非透水型，雨水很難通過路面結構滲入路床，因此，路床在施工時達到設計要求的壓實度和回彈模量的情況下，基本處于穩定狀態，但人行步道路基穩定與否，較少有人關注，其透水性和路基穩定性之間存在矛盾。

通常， 道路設計相關規范中要求路基施工時需要保持干燥或中濕狀態，否則需要采取翻曬、換填等改良措施，對透水步道下路床要求也是如此。 路床填土由固體顆粒、孔隙水和空氣3 部分組成， 土中應力按其作用又可分為總應力、 有效應力、孔隙水壓力3 部分，總應力等于有效應力與孔隙水壓力之和：（1）當路床處于干燥或中濕狀態時，土中的孔隙水壓力基本為零，有效應力約等于總應力，上部荷載作用在路床上時，土基狀態比較穩定；（2）當透水步道滲水到達路床土基時，其路床土中的孔隙水壓力將會增加，在總應力不變的情況下，有效應力相應減少；承受上部荷載的情況時，路床土處于不穩定狀態，抵抗外力的能力減弱，容易下沉再穩定，經歷常年雨水下滲，在透水結構與土基交界處，會出現土基再固結現象；當上部荷載突然增加的情況下，透水步道結構容易損壞，進而面層不均勻沉降，影響使用效果，嚴重時還會影響與車行道外邊緣路基路面的穩定。

因此， 對于海綿城市理念下的透水步道與實際情況之間產生的矛盾，有效的解決方法大致包含3 個方面：（1）有效疏導下滲雨水，通過疏導管等將下滲水引至外側綠化帶，同時在土基頂鋪設土工布，這樣可有效減少路基擾動；（2）可通過減少下滲水量，增加表面雨水徑流的方式排出步道雨水，但這樣會與海綿城市的理念相悖；（3）按照一般做法，對于面層出現破損的地方及時修補或更換， 出現不均勻沉降的地方進行局部整修找平，但缺點是損壞時影響使用，并增加維護造價[2]。

3 道路綠化帶的設置與海綿城市設計之間的應用分析

隨著人們對環境意識的增強， 極大地提高了環境美化及生活舒適度。 城市市政道路的綠化帶主要功能為：（1）隔離交通，具有安全功能；（2）具有美化城市的作用，種植喬木綠化帶還可以改變道路的空間尺度，使道路空間具有良好的寬高比；（3）凈化環境的作用，能滯塵、減弱噪聲、吸收有害氣體、釋放氧氣。 隨著城鎮化進程的高速推進，大多數城市頻繁出現“看海”模式，導致海綿城市的理念深入人心，相關人員應盡量做到能利用則盡數利用，對綠化帶賦予海綿城市的理念設計。

市政道路的綠化帶種類有中央分隔帶、側分帶、人行道連續綠化帶、道路紅線外綠化帶。

1）中央分隔帶是分離對向車道，具有保證行車安全和景觀美化作用的帶狀設施。 在交通性干道上設置的中央分隔帶比較窄，主要以安全功能為主；在景觀性干道上則較寬，主要以景觀效果為主，例如，在迎賓大道上常采用景觀性干道斷面設計，會給人賞心悅目的感覺，是一個城市的門戶。 無論是寬的或窄的中央分隔綠化帶，對于海綿城市的設計來說，中央分隔帶的設置所起的作用極為有限。 因其位于道路車行道斷面的最高點，道路上的雨水并不會流向中央分隔帶，收集不到路面雨水，僅在計算徑流系數時可忽略不計，既沒有雨量的調節作用， 也沒有收集初期雨水污染水量， 更無法設置生物滯留帶。 從海綿城市設計的角度來看，無論是寬或窄的中央分隔帶設置均有不利之處。 將一部分寬度增加在側分帶的寬度上，可以收集更多的雨水用于調節、下滲、維持生物生長等；從用地角度來說，中央分隔綠化帶的設置會減少用地的使用量，車道數和其他類型的道路斷面寬度會減少， 但在近遠期道路斷面的拓展方面會比較有利。

在實際設計中，道路規劃與設計中央分隔帶寬度時，相關人員并不會過多考慮雨水方面的問題， 更多的是對道路使用功能和安全性方面的考量。 景觀大道設置寬度更寬的中央分隔帶，可以為一個城市增加好感度，而對于海綿城市設計方面就是次要的了，這算是與海綿城市設計的一個矛盾點。

2）側分帶，又稱機非隔離帶，顧名思義就是隔離機動車和非機動車的帶狀設施，相較于機非混行更為安全，可以避免機動車道側邊停車擠壓非機動車的行駛空間。 市政道路設計時，通常是由道路中心線向兩側排水， 在不考慮海綿城市設計的情況下，將雨水口設置在車行道和非機動車道的外側邊緣，分別收集車行道和非機動車道范圍內的雨水量； 又可在側分帶適當位置設置過水槽，過水槽也有將車行道上的雨水匯集、通過的作用，之后流向非機動車道外側設置的雨水口，最終流入雨水管道系統。 這兩種設計方法將雨水大部分引入雨水管道系統后，并沒有對初期雨水進行截留和調節，也沒有起到削減雨水洪峰流量的作用，未體現海綿城市的理念。

若考慮海綿城市設計理念的內容， 需要很好地利用側分帶，在側分帶中設置透水性好、利于植物生長的土層，因其具有很好的蓄水、吸水、延緩出水、凈化初期雨水的功能，可以實現控制徑流污染、減少綜合徑流系數和徑流流峰流量。 生長植物選取應滿足受淹時間和景觀要求， 并要采取防止路床結構浸濕的工程措施，一般會設置土工布和防滲膜。 上述做法可僅在非機動車道外側設置雨水口，當超過側分帶的吸水、蓄水功能后， 在側分帶的另一側應設置開口， 將溢流雨水排向雨水口，若人行道外側有比較寬的綠化帶或綠廊時，可通過暗管或暗渠導出至外側綠化帶進行二次吸水蓄水等功能（見圖1）。側分帶的寬度有一個不確定的矛盾點，在規劃與道路設計階段，側分帶的寬度通常比較窄，為2～3 m，只是滿足景觀植物的種植空間要求，并且道路紅線在規劃階段基本確定，若要達到比較有效地吸水蓄水效果，則需要將側分帶寬度設置3 m 以上，以實現城市雨水管渠綜合設計重現期的提高。 如果要增加側分帶的寬度，則要減少其他道路斷面的使用寬度，使用功能及效率就會降低。 對這一矛盾點的解決方法是要在規劃階段或前期方案確定階段， 對海綿城市的設計方案提前做好數據論證，權衡利弊。

圖1 基于海綿城市理念設計的市政道路斷面設計圖

3）人行道上設置連續綠化帶也具有吸收人行道上超滲雨水功能，待其不再吸水、蓄水后，則溢流至非機動車道上的雨水口，可較好地減少收集雨量，并且能隔離機動車道和人行道的空間，給人以安全、舒適、緊湊、別致的感覺。 行道樹一般設置在人行道內側，間距5～6 m，不連續，因此，對海綿城市方面的滲水、蓄水效果甚微，通常功能為滿足行人乘涼和景觀方面的使用需求。

4）人行道外側綠化帶或帶狀綠廊是以生態環境為基底，以服務群眾為宗旨的城市風景線， 寬度足夠時還會配有步行小道、自行車道、各種小品等功能設施，功能以生態綠道、形象綠道、迎賓綠道為主。 利用簡潔、明快的喬木排列、層次分明的灌木獨枝點綴、 曲線多變的灌木叢線條勾勒以及地被植物的底色填充， 可以劃分出變化多端的空間格局， 給人以視覺體驗。 在大多數實際市政道路設計的過程中，是將兩側人行道以內范圍作為整體進行設計， 而外側綠化帶作為單獨的綠化工程進行設計[3]，一般情況下二者之間并沒有多少交集，即設置有雨水管線的道路通常將超滲后的溢流雨水直接排出， 外側綠化設計則采用直接入滲的設計。 這種做法對于海綿城市來說是一種極大的浪費。

在人行道內側緣石適當位置設置小型蓋板排水槽將溢流雨水排至外側綠化帶中， 在綠化帶中設置排水植草溝、 加滲溝、滲井等措施深入地下，補充至地下淺水層。 待植草溝中的水位與人行道內側雨水口的高程相平時， 多余的雨水直接排入雨水管道系統。 這樣設計雨水管道系統的水量則會大大減少，暴雨洪峰流量已過，且減少徑流總量，使下游雨水管道系統壓力大大降低，將初期污染雨水控制在綠化帶中，減少面源污染。

道路設計、 綠化帶設計與海綿城市設計之間的協調關系是規劃設計行業今后關注的重點內容， 單一專業的規劃設計已經趨于成熟，但各專業之間的協調還很薄弱，例如，道路與管線、道路與綠化、管線與綠化以及各專業與海綿城市設計之間等，能否在有限的土地上發揮最優化利用的原則，也是整個工程建設行業未來的突破點。

4 結語

海綿城市是一個現代城市建設中不可忽視的課題， 也是今后工程建設行業重點的研究方向， 面對全球氣候變化的挑戰，城市人口密度的逐年增大，發生城市洪澇災害的代價和概率也是逐年增加， 對人們的生命財產安全帶來嚴重威脅，因此， 市政道路設計不僅需要滿足各個專業的相關設計規范與標準，還需要把握各個專業之間的聯系，掌握細節銜接，做出綜合性、系統性、合理性的設計方案。 同時，相關部門與規劃設計參與人員需要有系統化的認識， 充分發揮海綿城市在城市建設中的顯著優勢，提升建設質量。